(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳造された鋳片を軽圧下するための軽圧下セグメントを過度な荷重から保護するための弾性機構における前記弾性機構の変位量を測定するステップと、
前記弾性機構の変位量に基づいて、前記軽圧下セグメントの圧下ロール対の間隔を調整するステップと、
を含むことを特徴とする連続鋳造方法。
【請求項２】
前記弾性機構の変位量の測定結果を判定する判定ステップをさらに含み、
前記調整するステップは、以下に掲げる判定条件を満たすように前記軽圧下セグメントの圧下ロール対の間隔を調整することを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造方法。
（条件１）
ΔＺ＜1/2Ｚ
（条件２）
ΔＸ＜1/2Ｚ、かつ、
ΔＹ＜1/2Ｚ
だだし、ΔＸは、上流側の前記弾性機構の変位量の平均値であり、ΔＹは、下流側の前記弾性機構の変位量の平均値であり、ΔＺは、ΔＹとΔＸとの差であり、Ｚは前記軽圧下セグメントの軽圧下勾配である。
【請求項３】
前記調整するステップは、
ΔＸ＜ΔＹの場合、ΔＸが一定となるように前記軽圧下セグメントの圧下ロール対の間隔を調整し、
ΔＸ＞ΔＹの場合、ΔＹが一定となるように前記軽圧下セグメントの圧下ロール対の間隔を調整することを特徴とする請求項２に記載の連続鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続鋳造中の鋳片中心部に発生する成分偏析を抑制する連続鋳造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
連続鋳造の凝固過程では体積収縮（凝固収縮ともいう）が起こり、この収縮に伴って、鋳片の引き抜き方向へ未凝固溶鋼が吸引されて流動する。この未凝固溶鋼にはC、P、Mn、Sなどの溶質元素が濃縮しているので（「濃化溶鋼」という）、濃化溶鋼が流動すると、溶質元素がスラブの中心部分に凝固してしまうという現象（いわゆる中心偏析）が発生する。凝固末期の濃化溶鋼が流動する要因としては、上記の凝固収縮の他に、溶鋼静圧によるロール間での鋳片バルジング（膨らみ）や、鋳片支持ロールのロールアライメントの不整合なども挙げられる。
【０００３】
この中心偏析は、鋼製品、特に厚鋼板の品質を劣化させる。例えば、石油輸送用や天然ガス輸送用のラインパイプ材においては、サワーガスの作用により中心偏析を起点として水素誘起割れが発生し、また、海洋構造物、貯槽、石油タンクなどにおいても、同様の問題が発生する。しかも近年、鋼材の使用環境は、より低温下或いはより腐食環境下といった厳しい環境での使用を求められることが多く、鋳片の中心偏析を低減することの重要性は益々大きくなっている。
【０００４】
したがって、連続鋳造工程から圧延工程に至るまで、鋳片の中心偏析を低減する或いは無害化する対策が多数提案されている。例えば、中心偏析を改善する上で、未凝固部を有する連鋳鋳片を圧下する凝固末期軽圧下が効果的であることが知られている。凝固末期軽圧下とは、鋳片の凝固完了位置付近に圧下ロールを配置し、この圧下ロールにより連続鋳造中の鋳片を凝固収縮量に相当する程度の圧下量で徐々に圧下し、鋳片中心部での空隙の形成や濃化溶鋼の流動を抑止することにより鋳片の中心偏析を抑制する。
【０００５】
この凝固末期軽圧下では、圧下量が不足すると中心偏析や内質欠陥の生成防止が不十分となり、一方、圧下量が大き過ぎると内部割れが発生し却って鋳片の内質を悪化させる。したがって、凝固末期軽圧下では、圧下量を適正範囲に制御することが重要である。このため、従来より、鋳片の厚さに基づいてロール間隔を制御して、軽圧下量を制御する凝固末期軽圧下方法が行われている（特許文献１参照）。また、セグメントに印加される荷重に基づいてロール間隔を制御する凝固末期軽圧下方法が行われている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−９０１８６号公報
【特許文献２】特開平５−２４５６０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の軽圧下量の制御方法では、過大な荷重が軽圧下セグメントに印加された場合に、ロール間隔の制御を適正化することができなかった。例えば、凝固完了位置が変動した場合、軽圧下セグメント内で鋳片の凝固部の割合が増加し、セグメントの支柱に設定されている耐荷重を超える荷重が印加されることがある。その場合、支柱上部に設置されている弾性機構が機能してセグメントを保護するのだが、一方でロール間隔が大きくなることにより軽圧下量が不足して中心偏析を十分に抑制することができないという問題が発生する。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、過大な荷重が軽圧下セグメントに印加された場合でも、ロール間隔を動的に適正化し、鋳片の中心偏析を低減する連続鋳造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る連続鋳造方法は、鋳造された鋳片を軽圧下するための軽圧下セグメントを過度な荷重から保護するための弾性機構における前記弾性機構の変位量を測定するステップと、前記弾性機構の変位量に基づいて、前記軽圧下セグメントの圧下ロール対の間隔を調整するステップとを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る連続鋳造方法によれば、連続鋳造時に過大な荷重が軽圧下セグメントに印加された場合でも、ロール間隔を動的に適正化し、鋳片の中心偏析を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る連続鋳造方法を適用する連続鋳造機を示す概略図である。
【図２】図２は、連続鋳造機における軽圧下セグメントを拡大した概略図である。
【図３】図３は、搬送方向に垂直な平面における軽圧下セグメントの断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態に係る軽圧下セグメントの制御方法を示す概略図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態に係る連続鋳造方法により鋳造したスラブにおける中心偏析度を測定した測定データの表である。
【図６】図６は、（条件２）を満たしている条件下において、（条件１）を満たしているか否かで、中心偏析度が異なる様子を表すグラフである。
【図７】図７は、（条件１）を満たしている条件下において、（条件２）を満たしているか否かで、中心偏析度が異なる様子を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る連続鋳造方法について説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態に係る連続鋳造方法を適用する連続鋳造機１を示す概略図である。図１に示されるように、本発明の実施形態に係る連続鋳造機１は、溶鋼２が注入されるタンディッシュ３と、タンディッシュ３から浸漬ノズル４を介して注がれた溶鋼２を徐冷する銅製の鋳型５と、鋳型５から引き抜かれた半凝固状態の鋳片６を搬送する複数のロール７とを備える。
【００１４】
連続鋳造機１に設けられた複数のロール７は、配置される場所によって様々な用途を有する。例えば、鋳型５の近傍に配置されるものは鋳型５から鋳片６を引き抜く用途の引き抜きロール７と呼ばれ、鋳片６を支持する目的のものは鋳片支持ロール７と呼ばれる。特に、鋳片６が中心部まで凝固する位置（いわゆるクレータエンド）である凝固末期近傍のロール７は、鋳片６を軽圧下するための圧下ロール７と呼ばれる。この圧下ロール７は、複数のセグメントにユニット化され、各セグメントが鋳片６を軽圧下する機構を備える。以下、このセグメントを軽圧下セグメント８と称する。
【００１５】
図２は、連続鋳造機１における軽圧下セグメント８を拡大した概略図であり、図３は、鋳片６の搬送方向に垂直な平面における軽圧下セグメント８の断面図である。図２および図３に示されるように、軽圧下セグメント８は、鋳片６に押圧力を上下方向から印加する複数の上側圧下ロール７ａおよび下側圧下ロール７ｂと、複数の上側圧下ロール７ａおよび下側圧下ロール７ｂを保持する上フレーム１０ａおよび下フレーム１０ｂと、上フレーム１０ａおよび下フレーム１０ｂを略平行に支持するための上流工程側に配置された２本の上流側支柱１１ａおよび下流工程側に配置された２本の下流側支柱１１ｂとを備える。
【００１６】
複数の圧下ロール７は、上フレーム１０ａまたは下フレーム１０ｂに固定されている。上フレーム１０ａおよび下フレーム１０ｂは、上側ロール７ａと下側ロール７ｂとを介して鋳片６に上下から荷重を掛ける。上フレーム１０ａおよび下フレーム１０ｂは、上流側支柱１１ａと下流側支柱１１ｂとにより支持されているので、上流側支柱１１ａおよび下流側支柱１１ｂは、軽圧下セグメント８全体として鋳片６に印加する軽圧下量を規定する。
【００１７】
上流側支柱１１ａおよび下流側支柱１１ｂには、支柱に設定されている耐荷重を超える荷重が印加される場合のため、支柱上部に弾性機構としての皿バネ１２が設置されている。すなわち、所定の荷重以下である場合、上流側支柱１１ａおよび下流側支柱１１ｂにのみが、鋳片６に印加する荷重を受け止め、所定の荷重以上である場合、皿バネ１２が撓むことによって、鋳片６に印加する荷重を受け止める構成である。
【００１８】
以下、図４を参照して、本発明の実施形態に係る軽圧下セグメント８の制御方法を説明する。
【００１９】
図４は、本発明の実施形態に係る軽圧下セグメント８の制御方法を示す概略図である。図４に示されるように、制御部１３は、変位測定部１３ａ、条件判定部１３ｂ、および間隔制御部１３ｃを備える。これら変位測定部１３ａ、条件判定部１３ｂ、および間隔制御部１３ｃは、ハードウェアとして構成することもでき、制御部１３が実行するプログラムのステップとして構成することもできる。
【００２０】
図４に示されるように、本発明の実施形態に係る軽圧下セグメント８の制御方法は、上流側および下流側の皿バネ１２の変位量（Δx1、Δx2、Δy1、Δy2）を監視することによって行う。ここで、２本の上流側支柱１１ａに設けられた皿バネ１２の長さをx1、x2とし、このx1、x2の変位量をそれぞれΔx1、Δx2とする。また、同様に２本の下流側支柱１１ｂに設けられた皿バネ１２の長さをy1、y2とし、このy1、y2の変位量をそれぞれΔy1、Δy2とする（図２および図３参照）。なお、皿バネ１２の変位量は、渦流式変位計またはレーザー変位計など一般的な変位計を皿バネ１２の取り付け部に設けて測定することができる。
【００２１】
変位測定部１３ａは、皿バネ１２に係る変位計の出力から皿バネ１２の変位量（Δx1、Δx2、Δy1、Δy2）を算出する。すなわち、変位計の出力から所定のゼロ位置との差を算出して、皿バネ１２の変位量（Δx1、Δx2、Δy1、Δy2）を算出する。
【００２２】
さらに、変位測定部１３ａは、皿バネ１２の変位量（Δx1、Δx2、Δy1、Δy2）から、軽圧下セグメント８の制御条件に用いる以下のパラメータをΔＸ、ΔＹ、ΔＺを算出する。なお、下式から解るように、ΔＸは、上流側の皿バネ１２の変位量の平均値であり、ΔＹは、下流側の皿バネ１２の変位量の平均値である。
ΔＸ=1/2Δx1+1/2Δx2
ΔＹ=1/2Δy1+1/2Δy2
ΔＺ＝ΔＸ−ΔＹ
【００２３】
条件判定部１３ｂは、変位測定部１３ａにより算出されたΔＸ、ΔＹ、ΔＺに基づいて、制御条件を判定する。その判定に用いる制御条件は以下の条件１および条件２である。
（条件１）
ΔＺ＜1/2Ｚ
（条件２）
ΔＸ＜1/2Ｚ、かつ、
ΔＹ＜1/2Ｚ
ここで、Ｚは、１セグメントあたりの圧下量（いわゆる軽圧下勾配）であり、軽圧下セグメント８の入り側の圧下ロール７の間隔dinおよび出側の圧下ロール７の間隔doutを用いて、Ｚ＝din−doutにて定義される。
【００２４】
間隔制御部１３ｃは、上記（条件１）および（条件２）が満たされるように、上フレーム１０ａおよび下フレーム１０ｂのフレーム間距離を制御する。上フレーム１０ａおよび下フレーム１０ｂは、上流側支柱１１ａおよび下流側支柱１１ｂにより略平行に支持されているので、例えば、上流側支柱１１ａおよび下流側支柱１１ｂのそれぞれに油圧等によるフレーム間距離の調整機１４を設けることによりフレーム間距離を調節し，ロール間距離を調整することができる。
【００２５】
なお、鋳片の厚さが一定の場合，フレーム間距離を小さくすると支柱に印加される荷重は大きくなるため皿バネ変位が大きくなり、フレーム間距離を大きくすると支柱に印加される荷重は低下して皿バネ変位が小さくなる。これに基づき、ΔＸ＜ΔＹの場合ΔＸが一定となるように、ΔＸ＞ΔＹの場合ΔＹが一定となるように，フレーム間距離を調節することが好ましい。
【００２６】
以下、上記説明した本発明の実施形態に係る連続鋳造方法の効果について検討する。
【００２７】
図５は、本発明の実施形態に係る連続鋳造方法により鋳造したスラブにおける中心偏析度を測定した測定データの表である。測定方法は、スラブの断面中心部における厚さ方向に関する炭素濃度を分析して、その最大値をCmaxとし、平均炭素濃度（つまり溶鋼での炭素濃度）をC0として、Cmax/C0を中心偏析度と定義したものである。つまり、この定義では、中心偏析度が１に近づくほど中心偏析は低減することになる。ここでは、中心偏析度が1.1以上となった場合に中心偏析が悪化したものとして不良判定を行う。
【００２８】
実験に用いた装置は、図１に示した連続鋳造機１と同様である。この連続鋳造機１を用いて低炭素アルミキルド鋼の鋳造を行った。鋳造したスラブは、鋳片厚み250mmかつ鋳片幅2100mmであり、2次冷却比水量を1.6L/kgとし、鋳片引き抜き速度を1.4m/minとした。軽圧下セグメント８の配置は、メニスカスから21〜23m、23〜25m、25〜27mの位置にそれぞれ第１〜３の軽圧下セグメント８を配置した。各軽圧下セグメント８における圧下ロール７は８本であり、圧下ロール７の外径は230mmである。基本条件での１セグメントでの軽圧下勾配Zは、1.7mm/segとし、併せてZを1.2mm/segおよび2.5mm/segの場合も測定している。
【００２９】
以上の条件の下、第１〜３の軽圧下セグメント８の皿バネ１２の変位量と中心偏析度の関係を測定した。図５では紙面の都合上、第２軽圧下セグメントの皿バネ１２の変位量と中心偏析度の関係のみを記載している。図５から理解できるように、Ｚが一定であるときでも、ΔＸ、ΔＹ、ΔＺが変動して、（条件１）ΔＺ＜1/2Ｚおよび（条件２）ΔＸ＜1/2Ｚ、かつ、ΔＹ＜1/2Ｚを満たさない場合には、スラブの中心偏析度が増加する。
【００３０】
図６および図７は、それぞれ（条件１）ΔＺ＜1/2Ｚおよび（条件２）ΔＸ＜1/2Ｚ、かつ、ΔＹ＜1/2Ｚの効果を理解しやすいように視覚化したグラフである。
【００３１】
図６は、（条件２）を満たしている測定データについて、軽圧下勾配Ｚと皿バネ変位の勾配ΔＺとの関係を座標平面上の位置で表し、中心偏析度を点の大きさで表したグラフである。図６のグラフから読み取れるように、（条件２）ΔＸ＜1/2Ｚ、かつΔＹ＜1/2Ｚを満たしている条件下では、（条件１）ΔＺ＜1/2Ｚを満たす領域（図中破線下側領域）で中心偏析度が低く抑えられていることが解る。
【００３２】
図７は、（条件１）を満たしている測定データについて、上流側皿バネ変位ΔＸと下流側皿バネ変位ΔＹとの関係を座標平面上の位置で表し、中心偏析度を点の大きさで表したグラフである。なお図７では、軽圧下勾配Ｚが異なる場合（Ｚ＝1.2mm/seg、1.7mm/seg、2.5mm/seg）に関して、３つのグラフで上流側皿バネ変位ΔＸと下流側皿バネ変位ΔＹとの関係を示している。図７のグラフから読み取れるように、（条件１）ΔＺ＜1/2Ｚを満たしている条件下では、（条件２）ΔＸ＜1/2Ｚ、ΔＹ＜1/2Ｚを満たす領域（図中破線矩形領域）で中心偏析度が低く抑えられていることが解る。
【００３３】
以上より、本発明の実施形態に係る連続鋳造方法によれば、鋳造された鋳片６を軽圧下するための軽圧下セグメント８を過度な荷重から保護するための皿バネ１２の変位量を測定するステップと、皿バネ１２の変位量に基づいて、軽圧下セグメント８の圧下ロール７の間隔を調整するステップとを含むので、連続鋳造時に過大な荷重が軽圧下セグメントに印加された場合でも、ロール間隔を動的に適正化し，鋳片の中心偏析を低減することができる。
【００３４】
特に、本発明の実施形態に係る連続鋳造方法によれば、皿バネ１２の変位量の測定結果を判定する判定ステップをさらに含み、（条件１）ΔＺ＜1/2Ｚ、（条件２）ΔＸ＜1/2Ｚ、かつ、ΔＹ＜1/2Ｚを満たすように軽圧下セグメント８の圧下ロール７の間隔を調整するので、鋳片の中心偏析の悪化を適切に抑制することができる。だだし、ΔＸは、上流側の皿バネ１２の変位量の平均値であり、ΔＹは、下流側の皿バネ１２の変位量の平均値であり、ΔＺは、ΔＹとΔＸとの差であり、Ｚは軽圧下セグメント８の軽圧下勾配である。
【００３５】
また、本発明の実施形態に係る連続鋳造方法によれば、調整するステップは、ΔＸ＜ΔＹの場合、ΔＸが一定となるように前記軽圧下セグメントの圧下ロール対の間隔を調整し、ΔＸ＞ΔＹの場合、ΔＹが一定となるように前記軽圧下セグメントの圧下ロール対の間隔を調整するので、連続鋳造時でも迅速にロール間隔を適正化することができる。
【００３６】
以上、本発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。
【符号の説明】
【００３７】
１  連続鋳造機
２  溶鋼
３  タンディッシュ
４  浸漬ノズル
５  鋳型
６  鋳片
７  圧下ロール
８  軽圧下セグメント
１０  フレーム
１１  支柱
１２  皿バネ
１３  制御部
１４  フレーム間距離の調整機
【図１】
0005741213.tif 000002
【図２】
0005741213.tif 000003
【図３】
0005741213.tif 000004
【図４】
0005741213.tif 000005
【図５】
0005741213.tif 000006
【図６】
0005741213.tif 000007
【図７】
0005741213.tif 000008